學(xué)習(xí)以下材料,回答相關(guān)問題。
蛇的四肢是如何消失的?
通過改造基因,再現(xiàn)進(jìn)化過程的例子并不多見,研究的難點(diǎn)在于尋找進(jìn)化中的關(guān)鍵基因。近年來(lái),研究者利用基因改造對(duì)蛇失去四肢的進(jìn)化過程進(jìn)行了研究。
增強(qiáng)子ZRS是DNA上一小段可與特定蛋白質(zhì)(轉(zhuǎn)錄因子)結(jié)合的序列,可增強(qiáng)多個(gè)基因的特錄水平。組織細(xì)胞需要執(zhí)行特定功能時(shí),RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合,開啟基因的表達(dá)過程。相關(guān)信號(hào)分子進(jìn)入細(xì)胞核,與增強(qiáng)子結(jié)合形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)作用于啟動(dòng)子,增強(qiáng)基因的表達(dá)。脊椎動(dòng)物的胚胎里都有個(gè)特殊的“芽”結(jié)構(gòu),這一結(jié)構(gòu)最終形成四肢。ZRS會(huì)在這個(gè)“芽”結(jié)構(gòu)中調(diào)控四肢基因的表達(dá)。當(dāng)ZRS某些堿基對(duì)改變時(shí),即使四肢基因結(jié)構(gòu)沒有任何變化,也會(huì)造成嚴(yán)重的表型差異。那么蛇失去四肢是否也與ZRS有關(guān)呢?
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比較不同物種的ZRS堿基序列時(shí),研究者發(fā)現(xiàn)絕大部分蛇類ZRS序列某一區(qū)段缺失17個(gè)堿基對(duì)(如圖),這可能是蟒蛇失去四肢的原因。為了驗(yàn)證這種可能性,研究者利用基因編輯技術(shù)(對(duì)特定的基因序列進(jìn)行切除或替換)對(duì)小鼠的受精卵進(jìn)行改造。小鼠ZRS序列被替換成蟒蛇的ZRS后,實(shí)驗(yàn)小鼠的四肢真的消失了,成了沒有腿的“蛇鼠”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蟒蛇的ZRS確實(shí)是使蟒蛇失去四肢的關(guān)鍵序列。
此外,比較不同脊椎動(dòng)物的后肢發(fā)現(xiàn),蟒蛇在后肢的位置上還有一個(gè)進(jìn)化殘留的小勾,這個(gè)結(jié)構(gòu)與蟒蛇的交配行為有關(guān)?;C據(jù)也表明,蛇的祖先是有腿的。后肢的遺跡讓人們認(rèn)識(shí)到,蟒蛇更接近蛇類祖先。從蟒蛇等原始型蛇出現(xiàn)開始,蛇類就走上了無(wú)腿一族的道路。
(1)本文提到的進(jìn)化證據(jù)除胚胎學(xué)證據(jù)和比較解剖學(xué)證據(jù)外,還有 化石化石證據(jù)和 (細(xì)胞和)分子水平(細(xì)胞和)分子水平證據(jù)。
(2)結(jié)合文中第二段文字,完善下列圖解。
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①增強(qiáng)子增強(qiáng)子;②RNA聚合酶RNA聚合酶;③轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄;④翻譯翻譯。
(3)請(qǐng)?jiān)谖闹袑?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上補(bǔ)充一組實(shí)驗(yàn),利用基因編輯技術(shù)為“蟒蛇ZRS中缺失的17個(gè)堿基對(duì)是使蟒蛇失去四肢的關(guān)鍵序列”提供更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 實(shí)驗(yàn)一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長(zhǎng)出四肢的蛇或?qū)嶒?yàn)二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長(zhǎng)出四肢或?qū)嶒?yàn)三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個(gè)堿基對(duì)切除,受精師發(fā)育為“蛇隊(duì)”實(shí)驗(yàn)一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長(zhǎng)出四肢的蛇或?qū)嶒?yàn)二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長(zhǎng)出四肢或?qū)嶒?yàn)三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個(gè)堿基對(duì)切除,受精師發(fā)育為“蛇隊(duì)”。
(4)從文中信息推測(cè),蛇種群中首先發(fā)生了四肢退化這種可遺傳的變異,然后再在 自然自然選擇作用下被保留下來(lái)。種群的 基因頻率基因頻率發(fā)生定向改變,導(dǎo)致蛇種群朝著失去四肢的方向進(jìn)化。
【考點(diǎn)】遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯.
【答案】化石;(細(xì)胞和)分子水平;增強(qiáng)子;RNA聚合酶;轉(zhuǎn)錄;翻譯;實(shí)驗(yàn)一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長(zhǎng)出四肢的蛇或?qū)嶒?yàn)二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長(zhǎng)出四肢或?qū)嶒?yàn)三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個(gè)堿基對(duì)切除,受精師發(fā)育為“蛇隊(duì)”;自然;基因頻率
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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